Des chercheurs aux États-Unis viennent de battre un nouveau record en envoyant un message quantique à plus de 2 km de distance. Et c’est un gros pas en avant puisqu’il nous rapproche de la transmission de particules intriquées à travers de longues distances. Et c’est nécessaire pour créer des réseaux de connexion quantiques qui sont inviolables. Une chose assez attendue par les banques et les gouvernements.
Le potentiel et les problèmes de l’information quantique
Mais revenons au quantique, car on peut se demander l’intérêt d’envoyer des messages de photon pour transférer de l’information quantique. Après tout, l’intrication est la base des systèmes quantiques qui impliquent que 2 ou plusieurs particules sont inextricablement connecté indépendamment de leur distance. Quand on parle des ordinateurs quantiques, l’information est stockée dans le spin d’un électron. Et quand 2 électrons sont intriqués, alors l’action sur un des électrons se répercutera immédiatement sur l’autre électron même si celui-ci est à l’autre bout de l’univers.
Cela parait simple et l’intrication quantique a déjà permis d’envoyer des informations sur de longues distances. Mais le problème est que pour intriquer les électrons, les scientifiques doivent les réunir avant de les envoyer. Et ce n’est pas pratique quand il s’agit de communiquer entre des centaines et des milliers d’électrons. Chaque électron étant à l’intérieur de ses propres atomes dans différents ordinateurs quantiques à travers le monde.
Et pour éviter ce problème, qui est de transmettre l’information entre 2 électrons qui ne se sont jamais rencontrés, les chercheurs ont besoin de les intriquer à distance. Et on peut le faire avec des photons en corrélation avec le spin d’un électron et ensuite, on envoie les photons l’un vers l’autre pour transmettre le message. Dans le passé, ce processus fonctionnait sur une distance de plusieurs mètres, mais les scientifiques avaient dû mal à dépasser cette distance. Le fait est que les photons ont tendance à changer leur orientation (connu comme leur polarisation) lorsqu’ils traversent les fibres optiques et dès que cela se produit, on perd la corrélation entre le spin de l’électron et le message.
Contourner le problème de la polarisation des photons dans un message quantique
Mais cette fois, une équipe de l’université de Stanford a réussi à garder cette corrélation sur 2 km en battant le record pour la transmission d’une information quantique. Le spin de l’électron est l’unité de base d’un ordinateur quantique selon Leo Yu, responsable de la recherche. Nos travaux ouvrent la voie pour de futurs réseaux quantiques qui peuvent envoyer des données de manière très sécurisée dans le monde.
Mais comment préserver l’information quantique dans des photons qui changent constamment leur polarisation ? Au lieu de corréler la polarisation du spin de l’électron, Yu et son équipe ont créé un horodatage pour qu’ils puissent corréler le temps d’arrivée d’un photon avec le spin d’un électron. Ils ont créé cette corrélation entre 2 photons et 2 électrons avec chaque paire séparée par 2 km de fibres optiques. Chacun de ces photons était envoyé dans le câble pour qu’ils se rencontrent au milieu sur un séparateur de faisceau. Ensuite, ils interagissaient et ils se passaient le message vers leurs électrons respectifs.
Évidemment, cela pose un problème et la journaliste Bethany Augliere de Standford l’explique : Les photons n’interagissent pas en temps normal. C’est juste 2 faisceaux lumineux qui passent l’un à travers l’autre. Et donc, les chercheurs avaient besoin d’une médiation appelée l’interférence à 2 photons. Pour ce faire, l’équipe devait s’assurer que les 2 photons avaient la même longueur d’onde en passant les photons via une chose appelée convertisseur Down quantique. Ensuite, ils pouvaient passer les photons dans la fibre optique. Le convertisseur quantique a fait correspondre leurs longueurs d’onde ce qui leur a permis d’interagir et donc d’aller plus loin dans le câble. Les ordinateurs quantiques promettent une sécurité irréprochable et ils sont imperméables à l’espionnage ou au piratage selon Yu. Et ce message quantique sur 2 km nous rapproche de réseaux pour lier ces ordinateurs quantiques. La recherche a été publiée dans la revue Nature Nanotechnology.
